摘要
电力系统是城市关键的生命线系统之一，输电塔-线体系是电力系统中的重要组成部分。然而，在地震中输电塔容易遭受到严重的破坏甚至倒塌，这种现象屡见不鲜。本研究以东北地区某500kV超高压输电塔为实例，在有限元软件ABAQUS中建立了输电单塔和双塔三线的三维模型，并进行了模态分析，对比分析得到了输电单塔和双塔三线的前6阶模态阵型和固有频率。本研究选取了四种不同的天然地震波，采用非线性动力时程分析法，对比分析了输电塔-线体系在四种不同地震波作用下的塔顶加速度、位移和基底支座反力的地震响应。 为了提高地震作用下输电塔-线体系的抗震性能，结合形状记忆合金的自复位特性、耗能性能和调谐质量阻尼器的减震原理，采用了一种形状记忆合金 U 型调谐质量阻尼器(SMA-UTMD)。建立了多种尺寸的阻尼器模型，通过控制变量法，分析几何参数变化对SMA-UTMD 力学性能的影响，选择与输电塔自振频率最接近的阻尼器进行应用。对比分析了安装和未安装 SMA-UTMD 的输电塔-线体系在四种地震波下的塔顶加速度和位移时程曲线，结果表明在输电塔-线体系安装SMA-UTMD后，输电塔的塔顶峰值加速度和峰值位移响应均大大降低，具有良好的减震效果。针对不同的阻尼器安装位置方案进行了设计，并分析了其对输电塔-线体系地震时程响应的影响，最终确定了阻尼器的最优安装位置在位移最大的塔顶部分。 在研究中考虑到了输电塔-线体系和SMA的动态特性都受温度变化的影响，并特别关注温度变化对地震响应的影响。考虑了-40℃ 至 40℃ 范围内的不同温度条件下，使用SMA-UTMD的输电塔-线体系的地震控制效果。评估了相关的地震性能指标，包括塔顶的峰值加速度和峰值位移，并对地震动强度和频率比进行了参数分析。研究结果表明，在不同温度下使用SMA-UTMD均能够显著降低输电塔-线体系的峰值加速度和峰值位移，使其地震响应得到明显控制。
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